本實用新型屬于汽車技術領域，具體涉及一種霍爾式汽車踏板角度及角速率傳感器。

背景技術：

新能源汽車具有制動能量回收功能，需要對駕駛意圖進行識別，而識別的主要依據是加速/制動踏板的開度和開度變化率，即角度和角速率。在汽車踏板測試的技術領域中，廣泛使用的是霍爾式角度傳感器。這種角度傳感器是根據霍爾效應制作的一種磁場傳感器，霍爾效應從本質上講是運動的帶電粒子在磁場中受洛倫茲力作用引起的偏轉。現有汽車踏板測試的技術領域中廣泛使用的霍爾式角度傳感器屬于非接觸測量方式，具有使用壽命長、測試精度高等優點。但是現有傳感器只能直接測量角度，無法直接輸出角速率，角速率只能通過整車控制器的CPU差分得到。然而，當對角度傳感器的采樣頻率過低時，整車控制器通過對角度差分得到的角速率不準確，且容易受到其他電信號的干擾；當角度信號的噪聲過大時，差分得到的角速率是錯誤的，根本不能使用；當對角度傳感器的采樣頻率過高時，會增大控制器的計算強度。

因此，如何能夠準確測得踏板角速率且不增大整車控制器的計算負擔，成為本領域技術人員希望解決的問題。

技術實現要素：

本實用新型旨在一定程度上解決上述技術問題。

為了解決上述技術問題，本實用新型提供一種霍爾式汽車踏板角度及角速率傳感器，該傳感器能夠同時測量汽車踏板的角度和角速率并同時輸出角度和角速率兩個信號，具有使用壽命長、測試精度高，同時可以有效減小整車控制器的計算強度，提高角速率的測試精度。

根據本實用新型實施例的一種霍爾式汽車踏板角度/角速率傳感器，包括轉軸，所述轉軸的一端與所述汽車踏板連接；

霍爾元件，所述霍爾元件與所述轉軸的另一端相對并間隔開設置；

永磁鐵，所述永磁鐵位于所述霍爾元件和所述轉軸之間，所述永磁鐵固定在所述轉軸的另一端并可跟隨轉軸一起轉動；

微處理器，所述微處理器與所述霍爾元件連接，以對霍爾元件接收到的永磁鐵的信息進行處理；

數模轉換器，所述數模轉換器與所述微處理器連接，以將所述微處理器計算出的角度和角速率信息轉化為模擬信息；

電源，所述電源分別于所述霍爾元件、所述微處理器、所述數模轉換器連接。

優選的，所述永磁鐵的徑向尺寸大于所述轉軸的徑向尺寸。

優選的，所述永磁鐵通過膠粘層與所述轉軸連接。

優選的，進一步包括PCB板，所述霍爾元件設在PCB板上，所述霍爾元件設在所述PCB板的中心位置處。

優選的，進一步包括PCB板，所述數模轉換器和所述微處理器設在所述PCB板上。

優選的，所述永磁鐵通過連接件與所述轉軸連接。

優選的，所述霍爾元件采用Melexis的MLX90316霍爾芯片，所述MLX90316霍爾芯片用于收集所述磁鐵的磁場信號并將磁場信號轉換為表征當前角度值的數字信號。

本實用新型的一種霍爾式汽車踏板角度及角速率傳感器，該傳感器能夠同時測量汽車踏板的角度和角速率并同時輸出角度和角速率兩個信號，具有使用壽命長、測試精度高，同時可以有效減小整車控制器的計算強度，提高角速率的測試精度。

附圖說明

圖1是根據本實用新型一個實施例的一種霍爾式汽車踏板角度及角速率傳感器示意圖；

圖2是根據本實用新型的一個實施例一種霍爾式汽車踏板角度及角速率傳感器工作原理圖；

圖3時根據本實用新型的一個實施例的一種霍爾式汽車踏板角度及角速率傳感器電子系統示意圖。

其中：100、霍爾式汽車踏板角度及角速率傳感器，10、轉軸，20、霍爾元件，30、永磁鐵，40、微處理器，50、數模轉換器，60、電源。

具體實施方式

下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。

如圖1、圖3所示，根據本實用新型實施例的一種霍爾式汽車踏板角度及角速率傳感器100，包括轉軸10、霍爾元件20、永磁鐵30、微處理器40、數模轉換器50、電源60。

具體而言，轉軸10的一端與汽車踏板連接，霍爾元件20與轉軸10的另一端相對并間隔開設置，永磁鐵30位于霍爾元件20和轉軸10之間，永磁鐵30固定在轉軸10的另一端并可跟隨轉軸10一起轉動，微處理器40余霍爾元件20連接；霍爾元件20可以收集永磁鐵30的磁場信號并將磁場信號轉換為表征當前角度值的數字信號并將轉換的數字信號傳遞至微處理器40，微處理器40接收霍爾元件20發出的數字信號并對數字信號進行處理，將數字信號在時間上差分得到角速率；數模轉換器50與微處理器40連接，以將微處理器40計算出的角度和角速率信息轉化為模擬信息；電源40分別與霍爾元件20、微處理器40、數模轉換器50連接，用于給霍爾元件20、微處理器器40、數模轉換器50供電。本實用新型的一種霍爾式汽車踏板角度及角速率傳感器，霍爾元件能夠同時測量汽車踏板的角度和角速率并同時輸出角度和角速率兩個信號，具有使用壽命長、測試精度高，同時可以有效減小整車控制器的計算強度，提高角速率的測試精度。

如圖1所示，永磁鐵30的徑向尺寸大于轉軸10的徑向尺寸，方便將永磁鐵30固定在轉軸10上。

根據本實用新型一個實施例的一種霍爾式汽車踏板角度及角速率傳感器，其中永磁鐵30通過膠粘層與轉軸10連接，采用此種連接方式具有方便易操作的優點。

根據本實用新型一個實施例的一種霍爾式汽車踏板角度及角速率傳感器，進一步包括PCB板70，霍爾元件20設在PCB板70上，霍爾元件20設在PCB板的中心位置處可以有效收集永磁鐵30的磁場信號。

根據本實用新型一個實施例的一種霍爾式汽車踏板角度及角速率傳感器，進一步包括PCB板70，數模轉換器50和微處理器40設在PCB板70上，霍爾元件20與PCB板70連接，方便數模轉換器50和微處理器40之間的連接。

永磁鐵30通過連接件與轉軸10連接，霍爾元件20采用Melexis的MLX90316霍爾芯片，MLX90316霍爾芯片用于收集永磁鐵20的磁場信號并將磁場信號轉換為表征當前角度值的數字信號。

根據本實用新型一個實施例的一種霍爾式汽車踏板角度及角速率傳感器中的電源60、霍爾元件20、微處理器40、數模轉換器50構成霍爾式汽車踏板角度及角速率傳感器的電子系統，其中電源60用于給霍爾元件20、微處理器40、數模轉換器50供電。

霍爾元件20采用Melexis的MLX90316霍爾芯片。MLX90316霍爾芯片可以將永磁鐵20的磁場信號集中起來，并將磁場信號轉換為表征當前角度值的數字信號。MLX90316霍爾芯片內設有集磁片（IMC），集磁片可以將平行作用于MLX90316霍爾芯片表面的磁場集中起來，并在IMC結構的邊緣產生正比于磁場的垂直分量，再通過兩對位于IMC下方向傳統平面霍爾元件20來測量此信號。這兩對霍爾元件20的放置方向相互垂直，并都平行于MLX90316霍爾芯片表面（X和Y方向），通過這樣的結構可以將實際角度編碼為兩個相位差為90度的正弦信號（cos和sin信號）。感應到的這兩個正比于磁場強度的信號（Vx和Vy）將被放大，采樣、轉換為數字信號。這兩個數字信號將通過反正切函數來計算角度，反正切函數是通過查表實現的，表征當前角度值的數字信號再通過數模轉換器50轉換為模擬信號。

PCB板70上有微處理器，與MLX90316霍爾芯片通過SPI總線通訊。MLX90316霍爾芯片得出的角度值數字量，通過SPI總線將角度值發送給PCB板上70的微處理器40。PCB板70上的微處理器40通過對采集到的角度值在時間上進行差分，得到角速率值。

計算出的角速率值通過數模轉換器50將角度和角速率轉化為模擬電壓量分別輸出，至此霍爾式汽車踏板角度及角速率傳感器能同時測試并輸出踏板的角度和角速率兩個信號。

PCB板70對MLX90316霍爾芯片輸出角度值的采樣頻率高于整車控制器對霍爾式汽車踏板角度及角速率的采樣頻率。這樣輸出給整車控制器的角速率值精度較高，且也能有效減小整車控制器的計算強度。霍爾式汽車踏板角度及角速率傳感器能同時輸出汽車踏板的角度和角速率兩個信號，可以有效減小整車控制器的計算強度，并提高角速率的測試精度。

盡管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在本發明的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。